Коррозия жараёнининг мохияти ва тезлиги

Водород ионлари кайтарилиши билан
борувчи коррозияланиш.
Маълумки, турли мухитли эритмаларда (кислотали, нейтрал ва ишкорий) маълум микдордаги Н⁺ - ионлари булади. Шу сабабли деярли барча холларда Н⁺ - ионлари кайтарилиши билан металлар емрилади.
Аксарият холларда коррозиялашнинг бу тури кислотали мухит (кислота эритмаларида, СО₂ ва Н₂S эриган эритмаларда, водород сульфидли табиий газларнинг сувли эритмаларга ютилишидан хосил булган турли аралашмалар)да руй беради.
Водород ионлари: 2Н⁺+2е^- =Н⁰₂ ёки 2Н₃О⁺+2е^- = Н⁰₂+2Н₂О реакциялар буйича катод жараёнида кайтарилади (водородли кутбсизланишни эсланг).
Бу реакциялар термодинамик томондан куйидаги шарт бажарилганда:
руй беради. - айни шароитда металлнинг анодли эриш реакциясининг мувозанат потенциали, в.
- айни шароитда водород электродининг мувозанат потенциали, в.
25⁰ С ва Р(_н2) =10⁵Па да Нернет тенгламасига асосан водород электроднинг мувозанат потенциали:
= +0,0592 ldен⁺ булиб, =0 ва рН= lдАн⁺ эканлигини эътиборга олсак, = -0,0592 рН булади.
Демак, бу тенгламага кура Н⁺ - иони кайтарилиши билан борадиган коррозиянинг термодинамик эхтимоллиги рН нинг киймати камайиши (мухитнинг кислоталиги ортиши) билан ортади.
Механизми. Водородли кайтарилиш билан борадиган коррозияланишнинг механизми (17-расмда) келтирилган булиб, анодда (металл сиртида) оксидланган металл ионлари гидрат ион ва комплекс холида эритмага утади. Бу реакция натижасида хосил булган металл сиртидаги ортикча электронлар бир неча боскичда борувчи катод жараёнида Н⁺ - томонидан бириктириб олинади. Бу куп боскичли жараёни куйидагича кечади:

1. 
   Гидратланган водород ионлари (Н⁺ * Н₂О ёки Н₃О⁺) эритмада миграция
   

(кучиши) ва диффузияланиши туфайли металл сиртига якинлашади;

2. 
   Н⁺ - ионларининг металл сиртидаги электронларни бириктириб олиши сабабли зарядсизланиш (кайтарилиши) руй беради;
   

(Н⁺ * Н₂О + е^- = Надс + Н₂О)
ва хосил булган водород атомлари металл сиртида адсорбцияланади;
3). Металлда водороднинг диффузияси ва эриш ходисаси содир булиб,металл водородга нисбатан туйинади (водородга туйиниш).
4). Металл сиртига адсорбцияланган водород атомларининг десорбцияси ва уларнинг бирикиб молекуляр водород хосил булиши Надс + Надс= Н₂. Бу жараён электрохимиявий механизмда: Надс + Н⁺* Н₂О + е^-= Н₂+ Н₂О хам руй бериши мумкин.
5). Хосил булган водород молекуласининг диффузияси ва конвекцияси туфайли эритмага утиши ва ундан газ холида чикиб кетиши;
17-расм. Водород ионлари кайтарилиши
билан борадиган электрохимиявий
коррозия схемаси.
Ишкорий ва нейтраль мухитда водород ионларининг активлиги пастлиги сабабли катод жараёнида кайтарилиши Н₂О + е^-=Надс + ОН^- реакция буйича боради. Лекин бу жараёнда хосил булувчи водороднинг металлга кучли сингиши туфайли металлнинг физик-механик хусусияти кескин ёмонлашуви (водородли муртлашув) содир булади.
Кинетикаси: водород ионларининг кайтарилиши катод жараёни булганлиги ва бир неча боскичда амалга ошгани сабабли кинетик жихатдан айрим “тусиклар”дан утади.
Н⁺ - ионлари иштирокидаги коррозияланишда эритмада Н⁺ - ионлари микдори жуда куп булиб, бу ионннинг радиуси жуда кичиклиги сабабли унинг харакатчанлиги катта булади. Шунинг учун Н⁺ - ларнинг диффузияси ва тезлиги юкори булади. Металл сиртида кайтарилган Н₂ пуфакчалари чикиши туфайли эритма ичида гидродинамик харакатлар юзага келади ва электрод атрофида диффузион каватнинг калинлиги камаяди. Демак, бу емирилишда диффузия ходисаси билан боглик кийинчилик кузатилмайди.
Асосий кинетик кийинчиликлар электрохимиявий ва химиявий реакциялар давомида юз беради. Бу кийинчиликлар сабабли реакция тезлигини ошириш учун система потенциали водород электроди потенциалидан фаркли томонга силжийди.
Катод реакция тезлигини i_o -алмашинув токи зичлиги кийматидан фаркли кийматгача узгартириш учун мувозанат потенциалидан ( ) фарк килувчи потенциалга водородли ута кучланиш дейилади.
Водородли ута кучланиш асосан электрод реакциялари билан боглик кийинчиликлар окибатида келиб чикади. Шу сабабли унинг киймати кучиш жараёнлари ута кучланиши ва реакцияларнинг ута кучланишлари йигиндисидан иборатдир. Умуман ута кучланиш Тафель формуласи ёрдамида хисобланади:
Z_H2 = a+вLnik = a+в * 2,303 Lgik
Бу ерда а -водород кайтариладиган металл сиртининг холатига, эритма таркибига, температурага боглик булган, айни сирт юзасида Н⁺- ионларининг кайтарилиш кийинчиликлари даражасини курсатувчи катталик. Унинг киймати катод токи зичлиги 1Ч10⁴ А/М² га тенг булгандаги водородли ута кучланишга тенгдир.
В- катод токи зичлиги 10 марта узгарганда ута кучланиш киймати кандай узгаришининг кийматидир.
Жадвал - 2
Тафель тенгламасида а ва в катталикларнинг водороднинг катодли кайтарилиши учун 20⁰С даги кийматлари (вольт)

Металл (материал)	а	вЧ 2,303	Металл (материал)	а	вЧ2,303
Алюминий	1,00	0,10	Платина (силлик)	0,30	0,14
Графит	1,07	0,12	Платина (платиналан)	0,10	0,03
Темир	0,70	0,125	Кургошин	1,56	0,11
Мис	0,80	0,115	Титан	0,82	0,14
Палладий	0,24	0,03	Рух	1,24	0,118

Водородли ута кучланиш айни металл иштирокида водород ионларининг канчалик кийинчилик билан кайтарилишини курсатувчи катталикдир. Унинг киймати асосан Тафель тенглимасидаги а- катталикнинг киймати билан белгиланади. Бошкача айтганда емириладиган ёки водород ионлари, кайтариладиган металлларнинг табиати (адсорбцияловчилик, католитик кайтарувчилик хоссалари) га боглик. Катод жараёнида иштирок этувчи (материал) турини узгартириб, коррозия тезлигини узгартириш мумкин. Mi емирилаётган металл катод ролини утайдиган паст водородли ута кучланишли материал билан кисман аралашган (ифлосланган) булса ( ) кислотали эритмада унинг коррозияланиши жуда тез боради (16 - расм) чунки а- нинг киймати узгариб, поляризация диаграмммасида катод реакцияси ток зичлигини i'_кор дан i''_кор га ортишига сабаб булади.

Шу билан биргаликда металлнинг сирти ва унинг кандай материал билан копланганлиги, эритма таркиби ва температура хам водородли ута кучланиш кийматига таъсир этади.
М: Говак ёки нотекис металл сирти текис ёки силлик юзага нисбаттан каталитик активликка ва катта сирт юзасига эга булганлиги учун улар иштирокида борувчи коррозияда водородли ута кучланиш киймати кам булади.
Эритмада сирт актив моддаларнинг булиши водородли ута кучланиш кийматини оширади.
Температура ортиши билан Тафель тенгламасидаги в-катталикнинг киймати ортади, а-нинг киймати камаяди. Якуний холда температуранинг ортиши водородли ута кучланиш кийматини камайтиради ва катод реакцияси тезлиги ортади.
Айтилганларнинг амалий ахамияти:

• 
  у ёки бу сабабларга кура катод жараёнида Н⁺- ионларининг кайтарилиши кийинчиликларга эга;
  
• 
  унинг микдорий характеристикаси - водородли ута кучланиш кийматининг ортиши коррозия жараёнлари тезлигини камайтиради.